林富祥

（惠州衛(wèi)生職業(yè)技術學院，廣東惠州516025）

前列腺癌（Prostate cancer，PCa）是男性生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，PSA檢查目前依然是PCa篩查的“金標準”，但存在一些缺點。研究發(fā)現(xiàn)，PCa的發(fā)生和發(fā)展常伴隨著DNA甲基化的改變，有學者認為DNA甲基化標志物可能是PCa新的腫瘤標志物。DNA甲基化是指在DNA甲基化轉移酶（DNMTs）作用下，甲基基團（CH3－）共價結合到CpG結構的胞嘧啶第5位碳原子上的過程，常發(fā)生在基因啟動子CpG島區(qū)域，是最重要的表觀遺傳學標志[1]。目前PCa的DNA甲基化研究已獲得了很多重大突破，現(xiàn)綜述如下。

1　DNA甲基化與基因表達

研究證實，DNA甲基化常導致基因表達沉默，甚至引起細胞癌變，如抑癌基因啟動子CpG島發(fā)生甲基化，抑癌基因表達將受到抑制，抑癌功能喪失，細胞重新進入生長周期，最終導致腫瘤發(fā)生[2]。在PCa中，研究者發(fā)現(xiàn)了很多基因均發(fā)生甲基化改變，這些基因包括DNA損傷修復基因、腫瘤抑制基因、細胞周期調控基因、激素應答基因、凋亡基因及腫瘤浸潤與轉移相關基因等。這些基因有的出現(xiàn)在PCa早期，有的伴隨整個PCa病程，有的與病理分級和臨床分期相關，有的與PCa浸潤和轉移相關，有的與PCa是否激素依賴有關。研究這些基因甲基化與PCa的關系，可以為PCa的早期診斷、靶向治療和預后評估提供重要的幫助。這些基因的甲基化甚至可能成為PCa早期診斷和預后評估的標志物。

2　DNA甲基化轉移酶和前列腺癌

DNA甲基化需DNA甲基化轉移酶（DNMTs）的參與，DNMTs分為DNMT1、DNMT2、DNMT3A、DNMT3B和DNMT3L，其中DNMT1是維持型酶，負責維持和復制已有的甲基化模式，DNMT3A和DNMT3B是de novo酶，主要負責新甲基化模式的建立[3]。研究發(fā)現(xiàn)，DNMT3B酶增加可使PCa發(fā)病率提高[4]，這可能是由于DNMT3B酶具有建立新甲基化模式的功能，可引起DNA發(fā)生甲基化改變，進而導致腫瘤發(fā)生，因此檢測DNMT3B酶含量或許可以早期診斷PCa。臺灣地區(qū)學者ST Pang發(fā)現(xiàn)，與激素依賴型PCa相比，非激素依賴型PCa的DNMT3A和DNMT3B酶含量升高[5]，認為DNMT3A和DNMT3B酶含量升高的PCa患者抗雄激素治療效果差，這一研究成果或許可以指導臨床醫(yī)生選擇抗雄激素治療的患者，讓患者避免過度無效的治療。除DNMT3酶在PCa的發(fā)生和發(fā)展中起重要作用外，DNMT1酶增加也可能在PCa進展中起重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，在PCa中DNMT1酶含量較前列腺增生（BPH）及正常前列腺組織高[6]，而DNMT1酶減少能阻斷細胞分化甚至抑制腫瘤形成，因此有學者認為靶向抑制DNMT1酶表達可能成為治療PCa的新手段。阿扎胞苷和地西他濱是主要的DNA去甲基化藥物，其作用靶點正是DMNTs，分別于2004年和2006年獲得美國FDA批準用于臨床治療骨髓異常增生綜合征和白血病等血液系統(tǒng)疾病，暫未用于PCa等實體腫瘤的治療[7]。隨著抗腫瘤藥物研究的深入，相信在不久的將來會有效果好且副作用小的DNA去甲基化藥物用于臨床治療PCa。

3　甲基化基因與前列腺癌

過去認為，基因沉默主要與基因突變和基因丟失有關，研究證實DNA甲基化改變也是基因沉默的重要原因。在PCa的DNA甲基化研究中，有很多基因均發(fā)現(xiàn)甲基化改變，其中最重要的包括：GSTP1、APC、RASSF1A、RAR－b等。

3.1　DNA損傷修復基因

DNA常受到各種物理射線和化學致癌物的損傷，需多種酶作用修復損傷的結構，以恢復正常的調控功能。近年來，研究發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織中，這些酶的編碼基因常發(fā)生甲基化，導致酶的活性下降，DNA損傷無法修復，甚至導致細胞癌變。目前，在PCa研究中，研究最多的DNA損傷修復基因是谷胱甘肽S轉移酶π基因（GSTP1），這個基因位于染色體11q13。大量研究證實，在超過90%的PCa中，GSTP1啟動子均發(fā)生甲基化且表達沉默[8]，是目前認為最佳的PCa基因甲基化標志物。研究人員采用GSTP1甲基化對PCa進行診斷，發(fā)現(xiàn)敏感度為73%，特異度為100%，陽性預測值為100%，而陰性預測值為78%[9]，認為GSTP1甲基化檢測可以用于前列腺癌的篩查。Dumache采用DNA甲基化特異性PCR（MSP）對PCa和BPH患者的尿液進行分析，結果PCa和BPH患者尿液中GSTP1甲基化陽性率分別為97%和11%，GSTP1甲基化診斷PCa的敏感度和特異度分別為98%和89%[10]，遠遠超過PSA診斷PCa的敏感度和特異度，且檢測手段無創(chuàng)傷，是PCa診斷的理想標志物。根據(jù)以上研究結果，我們有理由相信GSTP1甲基化將會是未來診斷PCa的標志物。但GSTP1如要用于臨床還需更多的研究數(shù)據(jù)和分析結果支持以及檢測技術的進一步優(yōu)化。除了GSTP1，DNA損傷修復基因06－MGMT基因甲基化在PCa的發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮著重要的作用，其在PCa的應用價值還有待進一步研究。

3.2　腫瘤抑制基因

腫瘤抑制基因是與原癌基因編碼的蛋白質促細胞生長作用相反的一類基因，其產物能抑制細胞生長，當腫瘤抑制基因表達喪失，細胞容易發(fā)生癌變。DNA甲基化是基因表達喪失的主要機制之一，目前研究最多的與PCa相關的甲基化腫瘤抑制基因包括結腸腺瘤性息肉病基因（APC）、Ras相關區(qū)域家族蛋白1A基因（RASSF1A）以及維甲酸受體b基因（RAR－b）等。其中APC基因位于染色體5q21－22，是常見的腫瘤抑制基因。研究發(fā)現(xiàn)，APC診斷PCa有明顯的優(yōu)勢，且敏感度和特異度均比較高，檢測APC甲基化可以有效診斷PCa[11]。此外，APC甲基化還是良好的PCa預后標志物，當PCa患者APC基因發(fā)生甲基化，其死亡率明顯高于未發(fā)生甲基化的患者[12]。RASSF1A也是常見的腫瘤抑制基因，位于染色體3p21．3，RASSF1A失活可能導致腫瘤細胞的DNA修復系統(tǒng)和Ras依賴的生長調控失調[13]。在PCa中，RASSF1A基因啟動子甲基化是非常常見的事件，發(fā)生概率為49%～99%，且與進展性PCa相關[14]。另外一個腫瘤抑制基因RAR－b基因位于染色體3p24．2，在體外和體內均起調節(jié)細胞生長、分化和凋亡的作用。Jeronimo發(fā)現(xiàn)RAR－b在PCa中甲基化發(fā)生率為97．5%，在PIN的發(fā)生率為94．7%，而在BPH中為23．3%，在PCa診斷中有較好的價值[15]。還有研究提示，RAR－b甲基化的PCa病理分級Gleason評分將減小，這意味著RAR－b甲基化的PCa患者預后較好[16]。除了以上這幾個腫瘤抑制基因，RUNX3、RBP1、VHL、FHIT、HIC2、SFPR1、TIMP－3和DAB－2IP等也是目前正在研究的與PCa相關的甲基化腫瘤抑制基因。

3.3　細胞周期調控基因

細胞周期的準確調控對生物的生存、繁殖、發(fā)育和遺傳均有非常重要的作用，細胞周期各時相中有各自特異的細胞周期蛋白對細胞周期進行有序調控。細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CKI）對細胞生長起負性調控作用，當CKI表達喪失，可能導致腫瘤發(fā)生。細胞周期依賴性激酶抑制因子2A基因（CDKN2A或P16）位于染色體9p21，是信號通路中的關鍵蛋白，研究發(fā)現(xiàn)，CDKN2A基因啟動子甲基化在PCa的發(fā)生和發(fā)展中起重要作用，且CDKN2A基因啟動子甲基化的頻率在PCa中高達77%[17]。其他CKI，如p14、p21、p27在PCa中很少發(fā)生甲基化[18]，研究認為，CDKN2A甲基化是早期發(fā)現(xiàn)PCa的一個潛在的腫瘤標志物。

3.4　浸潤與轉移相關基因

腫瘤浸潤性生長以及腫瘤遠處轉移，是惡性腫瘤治療失敗和患者死亡的主要原因。對腫瘤浸潤與轉移相關基因甲基化的研究，有助于提高惡性腫瘤的診斷和治療水平。目前，PCa的浸潤與轉移基因甲基化研究包括：上皮細胞鈣黏蛋白基因（CDH1）、透明質酸受體（CD44）以及基質金屬蛋白酶（MMPs）等。其中CDH1位于染色體16q22．1，在很多腫瘤中可以觀察到CDH1的表達下調，CDH1的失表達與腫瘤浸潤性和轉移性密切相關。CDH1表達下降顯示疾病預后較差，包括病理分級和臨床分期等[19]。CD44是重要的膜蛋白，被列為腫瘤轉移抑制因子，與MMPs一樣，在腫瘤生長、浸潤以及誘導腫瘤血管生成中起重要作用[20－21]，是PCa預后判斷的重要指標，但相關研究較少，仍需進一步研究來肯定這些基因甲基化的使用價值。

4　未來的挑戰(zhàn)與展望

DNA甲基化是最重要的表觀遺傳學過程，檢測DNA甲基化信息可能對PCa的發(fā)病風險、早期診斷、靶向治療、療效評價及預后評估等具有重要意義。然而，目前還有很多問題有待解決，如檢測技術的優(yōu)化、理想標志物的篩選、靶向治療藥物的研發(fā)等。最近幾年，隨著全基因組DNA甲基化高通量檢測技術（MeDIP－chip和MeDIP－seq）的應用，將會有大量DNA甲基化標志物出現(xiàn)，給DNA甲基化研究帶來更多的機會，獲得更多成果?？偠灾?，DNA甲基化研究是一個迷人的領域，相信不遠的將來，DNA甲基化研究的成果將給人類診斷和治療腫瘤帶來更多的福音。

參考文獻：

[1]Delpu Y，Cordelier P，Cho W C，et al．DNA Methylation and Cancer Diagnosis[J]．International journal of molecular sciences，2013，14（7）：15029－15058．

[2]Jones P A．Functions of DNA methylation：islands，start sites，gene bodies and beyond[J]．Nature Reviews Genetics，2012，13（7）：484－492．

[3]Jin B，Robertson K D．DNA methyltransferases，DNA damage repair，and cancer[M]．New York：Epigenetic Alterations in Oncogenes，2013．

[4]Gillio－Tos A，F(xiàn)iano V，Zugna D，et al．DNA methyltransferase 3b（DNMT3b），tumor tissue DNA methylation，Gleason score，and prostate cancer mortality：investigating causal relationships[J]．Cancer Causes&Control，2012，23（9）：1549－1555．

[5]Pang S T，Weng W H，F(xiàn)lores Morales A，et al．Cytogenetic and expression profiles associated with transformation to androgen－resistant prostate cancer[J]．The Prostate，2006，66（2）：157－172．

[6]Gravina G L，Ranieri G，Muzi P，et al．Increased levels of DNA methyltransferases are associated with the tumorigenic capacity of prostate cancer cells[J]．Oncology reports，2013，29（3）：1189－1195．

[7]Ho A S，Turcan S，Chan T A．Epigenetic therapy：use of agents targeting deacetylation and methylation in cancer management[J]．OncoTargets and therapy，2013（6）：223．

[8]Miyake T，Nakayama T，Naoi Y，et al．GSTP1 expression predicts poor pathological complete response to neoadjuvant chemotherapy in ER－negative breast cancer[J]．Cancer science，2012，103（5）：913－920．

[9]Harden SV，Guo Z．Quantitative Gstp1 methylation clearly distinguishes benign prostatic tissue and limited prostate adenocarcinoma[J]．J Urol，2003（169）：1138－1142．

[10]Dumache R，Popescu S，Minciu R，et al．Molecular Detection of Prostate Cancer by Methylation－Specific Polymerase Chain Reaction from Urine Specimens[J]．Journal of Medical Biochemistry，2013，32（3）：233－237．

[11]Chen Y，Li J，Yu X，et al．APC gene hypermethylation and prostate cancer：a systematic review and meta－analysis[J]．European Journal of Human Genetics，2013（16）：27－31．

[12]Richiardi L，F(xiàn)iano V，Vizzini L，et al．Promoter methylation in APC，RUNX3，and GSTP1 and mortality in prostate cancer patients[J]．Journal of Clinical Oncology，2009，27（19）：3161－3168．

[13]Hamilton G，Yee K S，Scrace S，et al．ATM regulates a RASSF1A－dependent DNA damage response[J]．Current Biology，2009，19（23）：2020－2025．

[14]Amin K S，Banerjee P P．The cellular functions of RASSF1A and its inactivation in prostate cancer[J]．Journal of carcinogenesis，2012，11（1）：3．

[15]Jerónimo C，Henrique R，Hoque M O，et al．Quantitative RARβ2 Hypermethylation A Promising Prostate Cancer Marker[J]．Clinical Cancer Research，2004，10（12）：4010－4014．

[16]Gao T，He B，Pan Y，et al．The Association of Retinoic Acid Receptor Beta2（RARβ2）Methylation Status and Prostate Cancer Risk：A Systematic Review and Meta－Analysis[J]．PloS one，2013，8（5）：62950．

[17]Jerónimo C，Henrique R，Hoque M O，et al．A quantitative promoter methylation profile of prostate cancer[J]．Clinical Cancer Research，2004，10（24）：8472－8478．

[18]Konishi N，Nakamura M，Kishi M，et al．DNA hypermethylation status of multiple genes in prostate adenocarcinomas[J]．Cancer Science，2002，93（7）：767－773．

[19]Quinn D I，Henshall S M，Sutherland R L．Molecular markers of prostate cancer outcome[J]．European journal of cancer，2005，41（6）：858－887．

[20]Hao J，Ni J，Graham P，et al．The CD44 Isoforms in Prostate Cancer Metastasis and Progression[J]．World Journal of Cancer Research，2013，1（1）：3－14．

[21]Raghuwanshi S K，Smith N，Rivers E J，et al．G Protein－Coupled Receptor Kinase 6 Deficiency Promotes Angiogenesis，Tumor Progression，and Metastasis[J]．The Journal of Immunology，2013，190（10）：5329－5336．■